연세사랑병원 인공관절센터, 정밀 진단부터 맞춤형 수술 패러다임 제시

[이데일리 이순용 의학전문기자] 인구 고령화가 가속화됨에 따라 퇴행성 관절염으로 일상적인 보행에 어려움을 겪는 환자가 늘고 있다. 약물이나 주사 등 보존적 치료로 한계가 있는 중·말기 관절염 단계에서는 마모된 관절을 제거하고 임플란트를 삽입하는 무릎 인공관절 치환술이 시행된다.

그러나 환자마다 무릎 관절의 크기와 모양, 변형 정도, 정렬 상태가 저마다 다르기 때문에, 천편일률적인 수술 방식에서 벗어나 환자의 해부학적 특성을 정확히 반영하는 맞춤형 의료 체계의 필요성이 지속적으로 강조되어 왔다.

이러한 요구에 대응해 관절전문 연세사랑병원은 정형외과를 필두로 마취통증의학과, 내과, 영상의학과 등 약 30명의 전문 의료진이 참여하는 다학제 협진 시스템을 운영하고 있다. 전문 인공관절센터를 운영하는 이유는 단순히 수술 자체에만 집중하는 것을 넘어, 고령 환자의 기저질환 평가부터 수술 오차 최소화, 수술 후 통증 감소 및 재활까지 전 과정을 단계별로 통합 관리해 수술의 안전성을 높이기 때문이다.

특히 연세사랑병원 인공관절센터는 정밀 수술을 구현하기 위해 컴퓨터 자기공명영상(MRI) 데이터를 기반으로 환자의 무릎 구조와 변형 정도를 정밀 분석하고 뼈를 절삭할 위치와 각도를 미리 설계한다. 이를 통해 환자 맞춤형 수술 도구인 PSI를 제작해 인공관절 수술에 활용하고 있다. 이러한 사전 설계 방식은 수술 스트레스와 마취, 출혈에 취약할 수 있는 고령 환자의 수술 정확도뿐만 아니라 수술 시간, 조직 손상, 회복 부담까지 함께 관리해 치료 접근성을 높였다. 이러한 3D 맞춤형 PSI 수술은 누적 1만 2,000례를 돌파하며 안정적인 치료법으로 자리 잡았다.

더불어 연세사랑병원 인공관절센터는 국내 환자 1만 2,305명의 해부학적 데이터를 기반으로 설계한 한국형 인공관절 ‘PNK’를 도입했다. PNK는 좌식 생활을 하는 한국인의 관절 특성에 맞춰 최대 150도까지 고굴곡이 가능하도록 설계되었으며, 미국 식품의약국(FDA) 승인을 획득해 해외 수출 계약을 체결한 바 있다. 나아가 증강현실(AR) 및 가상현실(VR) 등 첨단 기술을 적용한 수술 프로그램 개발에도 주도적인 역할을 하고 있다.

센터의 핵심 경쟁력은 활발한 임상 연구와 국제 학술 성과에서 드러난다. 연세사랑병원은 인공관절 관련 분야에서만 100편 이상의 논문을 발표해 왔다. 특히 PNK를 적용한 수술이 환자의 통증을 완화하고 합병증 위험을 낮춘다는 연구 결과를 국제 학술지에 게재하며 높은 평가를 받았다. 해당 논문의 연구팀은 기존에 주로 쓰이던 돔 디자인 및 해부학적 디자인과 함께, 최근 개발된 PNK 등 최신 인공관절에 적용되는 ‘수정 돔(Modified Dome) 디자인’을 비교 대상으로 선정했다.

실험은 무릎이 꺾이는 다양한 각도(0도·15도·45도·90도·120도·150도)에서의 하중 조건과 함께, 임상 상황에서 발생할 수 있는 위치 변위(45도 굴곡 시 2㎜ 내측 이동) 시나리오를 적용해 진행됐다. 분석 결과, 수정 돔 디자인과 해부학적 디자인 모두 굴곡 각도가 증가함에 따라 접촉 면적과 압력이 커지는 경향을 나타냈다.

특히 위치 변위가 발생하는 특수 상황에서 디자인별 차이가 명확히 갈렸다. 해부학적 디자인은 위치 이동 시 구성 부품의 가장자리 접촉으로 인해 접촉 압력이 상승하고 접촉 면적은 줄어드는 한계가 관찰됐다. 반면 수정 돔 디자인은 위치 이동 조건에서도 가장 낮은 접촉 압력과 가장 넓은 접촉 면적을 유지하여 생체역학적 안정성과 우수성을 동시에 입증했다.

아울러 최근 발표된 논문 ‘환자 맞춤형 기구 설계의 발전을 통해 수술 효율성 및 방사선학적 결과 향상’에 의하면 맞춤형 인공관절 수술도구(PSI)를 적용한 환자군에서 수술 시간이 단축되고 방사선학적 정렬 정밀도가 향상된 것으로 확인됐다.

연구에 따르면 PSI를 사용한 수술은 기존 기구군에 비해 11.6분의 시간을 단축했으며, 수술 후 전장 정렬(HKA)에서 정렬 부정확성의 비율이 기존 기구군은 36.3%였던 반면 PSI 수술은 7%에 불과해 큰 차이를 보였다.

또한 대퇴골(허벅지 뼈)과 경골(정강이뼈)의 위치 정렬도 더 정확하게 이루어지는 것으로 나타나, 맞춤형 3D 가이드가 수술의 효율성과 정확도를 함께 높일 수 있음을 보여줬다.

해당 논문은 국제 학술지 ‘Journal of Clinical Medicine(SCIE)’에 게재되는 등 병원은 다수의 SCI급 논문 발표를 통해 학술적 검증과 임상적 안전성을 꾸준히 입증해 왔다.

연세사랑병원 고용곤 병원장은 “인공관절센터의 핵심은 풍부한 임상 경험과 객관적인 연구 성과를 바탕으로 환자 개개인에게 가장 최적화된 맞춤형 치료 방안을 제공하는 것”이라며 “앞으로도 지속적인 생체역학 연구와 다학제 협진을 통해 환자의 신체적 부담을 낮추고 수술 만족도를 높여 나가겠다”고 밝혔다.

연세사랑병원 서동석 원장이 환자의 무릎 상태를 확인하고 있다.